在物理实验教学中培养文科类人才的理性思维

在物理实验教学中培养文科类人才的理性思维

汪　兰　夏　娴　殷　实

（东南大学物理系，江苏南京，210096）

【摘要】　本文按照当前素质教育的要求，从教学实践出发，针对文科类学生的特点，以及当今世界对文理复合型人才的需求，就对如何利用物理实验来培养和提高文科学生的理性思维能力进行了一些探讨。

【关键词】　文科学生　物理实验　理性思维培养

当今社会正大力提倡素质教育。对文科学生来说，素质教育的主要任务就是培养他们的科学素养，完善他们的知识与能力结构，而学生的思维能力理所当然是培养的重点，因为人的思维素质比文化素质更为能动，是更重要的一个素质。恩格斯就曾说过：思维是宇宙中物质运动的基本形式之一，是“地球上最美的花朵”。而作为许多科学基础的学科，物理学研究的许多思想和方法，诸如理想化法、形象化法、类比归纳法、物理实验方法等，都是复合型思维方法。自然科学史证明，物理学的这些方法对其他学科的发展产生了重大影响。因此在大学文科开设物理理论课及实验课可以在科学研究的方法论和认识论方面很好地培养文科生的理性思维。为此，我系从20世纪90年代中期就开始在文科各专业开设物理理论课和物理实验课，还率先以物理演示实验课取代部分物理实验课（约8个学时）做了尝试，这些课程很受学生欢迎。经过多年的探索实践，已初步形成一套针对我校所有文科类各专业的物理理论与实验课相结合的课程体系。文科类学生普遍认为通过这些课程的学习，不仅扩大了自己的知识面，更重要的是提高了思维能力，可以说是受益匪浅。笔者结合实验教学，对如何培养和提高文科类专业人才的思维能力做一些探讨。

1．物理实验探究过程是“思维”和“技能”的互动过程

实验是在人为的控制下，获取事实、现象，解释事实、现象，或验证物理科学的知识，或探求新的物理学知识的实践活动。在实验教学中，我们不要把实验与动作技能等同起来，认为实验就是动手操作，用眼观察，而忽视这样一个重要事实，即任何实验都是在主体思维的支配下进行的。我们可以充分利用实验教学对学生进行思维能力培养。如：强调让学生在实验中不仅“学会使用……，学会制作……”，而更要强调“为什么这样做，而不是那样做”，“更好的做法是什么”以及“如何运用已学到的动作技能去解决新问题”。笔者认为：物理实验过程应该是动作技能与思维智能的统一，二者相互依赖、相互促进。因此，在文科物理实验教学中，教师在强调动作技能培养的同时不妨更加强调知识技能，特别是思维能力的培养。

2．实验教学中培养思维能力的具体方法

（1）尊重事实，形成根据实证去分析问题的思维习惯

文科学生遇到问题时常常会从自己的经验出发，想当然地去分析问题，其结果可能是片面的，甚至是错误的。而物理教学最基本的方法是有“物”才有“理”，几乎所有的物理结论都是通过对“物”的思考和分析获得的。这一方法在物理学习中的反复运用，对文科学生形成一切从客观事实出发，根据概念与规律的逻辑关系而不是想当然地去分析问题的思维习惯，有重大影响。事实上，这与马克思从分析商品属性入手（而不是从已有的经济学家的结论入手）建立他的政治经济学的方法，与根据我国国情建立市场经济体制的现实问题，在思想方法上是相通的。这可以引导学生养成按科学方法思考解决问题的习惯。比如“观察滚动轴运动”的演示实验，在做实验前，学生都会热烈讨论滚动轴究竟会如何运动，什么结论都有，很显然大部分学生是在想当然。这时，教师进行正确演示，并让学生参与实验操作，学生们就会在事实面前心悦诚服，也会促使其进一步去思考问题，寻找事实根据，从而养成根据实证去分析问题的思维习惯。

在物理实验教学中，通过对物理学史、物理学方法论的渗透介绍，同样还可以对文科学生进行实事求是、严谨创新的科学态度、热爱科学、献身科学的科学精神的教育。

（2）深入浅出，激发学生的思维动机

文科类学生的逻辑推理思维能力较差，但他们在空间、音乐、艺术、感知抽象图形、绘画等方面的思维能力是占优势的。这就决定了我们教学的起点应以学生的学习和生活经验为出发点，把具体、形象、直观的材料作为思维起始点的载体。所谓思维的起始点，就是能引起思考、推动思考不断深入并成为解决问题突破口的信息群。而学生解决问题的能力差异首先表现在寻找思维起始点的速度快慢上。教师在实验课上创设有趣的情境，充分利用学生的生活经验、亲身体验、憧憬未来的欲望，帮助学生寻找思维的起始点，这是启动学生思维、引起思维共鸣的有效途径。如介绍“陀螺现象，进动现象”的演示实验时，可以让学生回忆日常生活中的骑车经历、玩陀螺的经验。当学生将物理现象和日常生活经验联系起来时，正是找到了思维的起始点，可以很好地引起思维共鸣。

（3）设疑导学，培养思维的深刻性

“学源于思，思源于疑；于无疑处生疑方为进也。”文科类学生不太喜欢主动去思考问题，往往是很被动地接受和记忆，这样的学习习惯非常不利于他们创新能力的培养。因此，在物理实验教学中，教师不妨突破教材的束缚，创设情境，提出问题，使学生不仅知道如何去做，而且还能理解为什么这样做。例如：在“用模拟法测绘静电场”实验中，我们对静电场直接测量的困难、对策、为什么用恒定电流场模拟静电场以及正确模拟静电场的条件等每一个环节都要和学生进行讨论，以引导学生对每一个环节的目的确能理解。在确认每一个学生都完成实验操作并绘图后，提出“为什么绘出的等势线和理想情况不完全一致”，“能否用类似方法去模拟其他物理情景”，“模拟法在人文社会科学中是否有运用的价值与可能”等问题。这样，层层深入，在做中思考，在思考中做，达到“手脑并用”，激发学生的思维能力。

（4）探索求异，注重迁移，培养思维的发散性和创造性

思维的发散性和创造性是指根据同一资料来源，以较丰富的知识为依据，沿着不同方向去思考，探求不同方向答案的思维方法。社会进步的重要标志之一就是创造，培养文科学生思维的灵活性和创造性当然是十分必要的。物理实验往往综合了有关理论、设计方法及高新技术，引导学生把这些成功实验中的巧妙的设计思想方法和高新技术进行“移植”，运用它们来创造性地解决其他实验应用问题，从而可以激发学生的发散性思维。如“用钢尺测激光的波长”的实验，所用的实验器件很简单，但实验方法非常巧妙，学生如果勤于思考，会受到这种方法的启发，并进行联想，思维的发散性和创造性就会得以实现。另外，采用推迟评价、思路提示等方法也可以促进思维的变通性。如在做“利用气垫导轨研究物体运动”实验时，教师可以先让学生谈一谈“如何减少摩擦力”。学生会开动脑筋，积极思考，这就是思维的过程。教师此时如果给学生展示思维的时间，让他们展开联想，这就是推迟评价。再如：介绍“惯性小车”的演示实验时可问学生这样的问题：倘若所有的物体都没有了惯性，这个世界将会怎样？这种结果预测也是培养学生想象力和发散性思维的有效途径。

实践证明，对文科类专业学生开设物理课程（含实验）是完全必要的，也是可行的。当然开设内容、要求以及方式与理工科各专业应有很大区别，要求内容面广而不深，以定性和半定量内容为主。利用实验这一独特的工具可以很好地培养文科类学生观察事物的理性思维方式，使文科类人才考虑问题的方式从单一的文科理念逐步形成为文理复合型的更为广阔的科学思维。

参考文献：

［1］　赵梅生．培养提问意识发展思维能力．黑龙江教育，2001，4

［2］　刘启宪．培养实验能力的核心是形成实验意识．生物学通报，2001，36（2）

（原载于《物理与工程》，2007年第1期）